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1、溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：溫控系統(tǒng)的設(shè)計及仿真 （MATLAB）號:名:業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及自動化學(xué)習(xí)中心: 學(xué) 姓 專指導(dǎo)教師:2013年月N8日溫度是工業(yè)對象中一個主要的被控參數(shù)，它是一種常見的過程變量，因為它直接影 響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以及空氣流動等 物理和化學(xué)過程。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。 溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍 內(nèi)，以利于進(jìn)行工件的加工與處理。一直以來，人們采用了各種方法來進(jìn)行溫度控制，都沒有取得很好的控制效果。

2、如今，隨著以微機(jī)為核心的溫度控制技術(shù)不斷發(fā)展，用微機(jī)取代常規(guī)控制已成必然，因 為它確保了生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行，提高了產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量，減輕了工人的勞動強(qiáng)度以 及節(jié)約了能源，并且能夠使加熱對象的溫度按照某種指定規(guī)律變化。實踐證明，用于工業(yè)生產(chǎn)中的爐溫控制的微機(jī)控制系統(tǒng)具有高精度、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì) 性好的特點，無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，節(jié)約能源，還是改善勞動條件等方面 都顯示出無比的優(yōu)越性。本設(shè)計以89C51單片機(jī)為核心控制器件，以 ADC080g乍為A/D轉(zhuǎn)換器件，采用閉環(huán) 直接數(shù)字控制算法，通過控制可控硅來控制熱電阻，進(jìn)而控制電爐溫度，最終設(shè)計了一 個滿足要求的電阻爐微型計算機(jī)溫度控制系統(tǒng)。關(guān)

3、鍵詞：1、單片機(jī)；2、PLC 3、MATLAB13 / 191單片機(jī)在爐溫控制系統(tǒng)中的運用1、1系統(tǒng)的基本工作原理.2溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計2.1溫度控制算法的比較.2.2數(shù)字PID算法.3結(jié)論.錯誤！未定義書簽。致謝.18參考文獻(xiàn).19、單片機(jī)在爐溫控制系統(tǒng)中的運用單片機(jī)具有集成度高，運算快速快，體積小、運行可靠，價值低廉，因此在過程控 制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用, 本文主要介紹單片機(jī)在爐溫控制中的應(yīng)用。（一）系統(tǒng)的基本工作原理整個爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分由計算機(jī)和A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路組成。主要完成溫度采集，PID運算，產(chǎn)生可控硅的

4、觸發(fā)脈沖。另外一部分由傳感器信號放大， 同步脈沖形成，以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導(dǎo)通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電 壓，有效電壓可在0140V內(nèi)變化?？煽毓璧膶?dǎo)通角為05bHo溫度傳感器是通過一只 熱敏電阻及其放大電路組成，溫度越高其輸出電壓越小。外部LED燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷的占空比時間，如果爐溫低于設(shè)定值則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。溫度控制電路原理圖如圖2.1所示。B051單片機(jī)交a電東1謔菠-移相T雙穩(wěn)-*可 控 硅負(fù)載放大檢塞圖2.1溫度控制電路原理圖、溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計（一）、溫度控制算法的比較1、經(jīng)典

5、控制算法經(jīng)典控制方法是指針對時滯系統(tǒng)控制問題提出并應(yīng)用得最早的控制策略，主要包括PID控制、Smith預(yù)估控制、大林算法這幾種方法。PID控制器由于具有算法簡單，魯棒性好和可靠性高等特點，因而在實際控制系統(tǒng) 設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。PID控制的難點在于如何對控制參數(shù)進(jìn)行整定，以求得到最 佳控制效果。然而PID在時滯過程中的應(yīng)用受到一定的限制，由于PID算法只有在系統(tǒng)模 型參數(shù)為非時變的情況下，才能獲得理想效果。當(dāng)一個調(diào)好參數(shù)PID控制器被應(yīng)用到模型 參數(shù)時變系統(tǒng)時，系統(tǒng)的性能會變差，甚至不穩(wěn)定。Smith預(yù)估器是得到廣泛應(yīng)用的時滯系統(tǒng)控制方法，該方法是一個時滯預(yù)估補(bǔ)償算 法。它通過估計對象的動

6、態(tài)特性，用一個預(yù)估模型進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到一個沒有時滯的被 調(diào)節(jié)量反饋到控制器，使得整個系統(tǒng)的控制就如沒有時滯環(huán)節(jié)，減小超調(diào)量，提高系統(tǒng)的 穩(wěn)定性并且加速調(diào)節(jié)過程，提高系統(tǒng)的快速性。理論上Smith預(yù)估器可以完全消除時滯的 影響，但是在實際應(yīng)用中卻不盡人意，主要原因在于：Smith預(yù)估器需要確知被控對象的 精確數(shù)學(xué)模型，當(dāng)估計模型和實際對象有誤差時，控制品質(zhì)就會嚴(yán)重惡化，因而影響了 Smith預(yù)估器在實際應(yīng)用中的控制性能。大林算法是由美國IBM公司的Dahlin于1968年針對工業(yè)過程控制中的純滯后特性而提出的一種控制算法。該算法的目標(biāo)是設(shè)計一個合適的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z)，使整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)

7、相當(dāng)于一個帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，而且要求閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間等于被控對象的純滯后時間。大林算法方法比較簡單，只要能設(shè)計出合適的且可以物 理實現(xiàn)的數(shù)字調(diào)節(jié)器D(z)，就能夠有效地克服純滯后的不利影響，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但它的缺點是設(shè)計中存在振鈴現(xiàn)象，且與Smith算法一樣，需要一個準(zhǔn)確的過程數(shù)字模型，當(dāng)模型誤差較大時，控制質(zhì)量將大大惡化，甚至系統(tǒng)會變得不穩(wěn)定。2、.智能控制算法智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠獨立地驅(qū)動智能機(jī)器實現(xiàn)其目標(biāo)的自動控制， 它包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等。模糊控制是智能控制較早的形式，它吸取了人的思維具有模糊性的特點，從廣義上 講，模糊邏輯控

8、制指的是應(yīng)用模糊集合理論，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的一種控制方式，模糊控制 不需要精確的數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。模糊控制是一種基 于專家規(guī)則的控制方法。在時滯過程中，模糊控制一般是針對誤差和誤差變化率而進(jìn)行 的,將輸入量的精確值模糊化，根據(jù)輸入變量和模糊規(guī)則，按照模糊推理合成規(guī)則計算控 制量,再將它清晰化，得到精確輸出控制過程，其中模糊規(guī)則是最重要的。但是 ，模糊控 制存在控制精度不高、算法復(fù)雜等缺點。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機(jī)理以及人的知識和經(jīng)驗對系統(tǒng)的控 制。人們普遍認(rèn)為，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的智能性、魯棒性均較好，能處理高維、非線性、 強(qiáng)耦合和不確定性的復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)

9、工程的控制問題，其顯著特點是具有學(xué)習(xí)能力。神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于能夠充分逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，且有很強(qiáng)的魯棒性和容錯 性。一般來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制有兩種方法，一種是用來實現(xiàn)建模，一種是直接作為 控制器使用。與模糊控制一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在算法復(fù)雜的缺點，同時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和 訓(xùn)練比較費時，對訓(xùn)練集的要求也很高。經(jīng)典控制方法由于具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性及實用性強(qiáng)等特點，在實際生產(chǎn)過程中得 到了廣泛的應(yīng)用。但它們都是基于參數(shù)模型的控制方法，因而自適應(yīng)性和魯棒性差、對 模型精確性要求高、抗干擾能力差。而智能控制是非參數(shù)模型的控制方法，因而在魯棒 性、抗干擾能力方面有很大的優(yōu)勢。但智能控制也有其不足之

10、處，即理論性太強(qiáng)，算法 過于復(fù)雜，大多數(shù)方法還僅局限于理論和仿真研究，能在試驗裝置上和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用 的并不多。根據(jù)這兩類控制方法的特點，將它們結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)合控制是一種有效的時 滯系統(tǒng)控制策略，成功的應(yīng)用有模糊 PID控制、模糊Smith控制、神經(jīng)元Smith預(yù)估控 制、Smith-NN預(yù)估控制等。這些方法既能利用經(jīng)典控制方法結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和實用性 強(qiáng)的特點，又能發(fā)揮智能控制自適應(yīng)性和魯棒性好，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢，彌補(bǔ)了各自 的不足，在大時滯控制系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用前景。PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟的、應(yīng)用最廣泛的一種控制算方法。它結(jié)構(gòu)靈活， 不僅可以用常規(guī)的PID調(diào)節(jié)，而且可以根據(jù)系

11、統(tǒng)的要求，采用各種 PID的變型，如PI、 PD控制及改進(jìn)的PID控制等。它具有許多特點，如不需要求出數(shù)學(xué)模型、控制效果好等， 特別是在微機(jī)控制系統(tǒng)中，對于時間常數(shù)比較大的被控制對象來說，數(shù)字 PID完全可以 代替模擬PID調(diào)節(jié)器，應(yīng)用更加靈活，使用性更強(qiáng)。所以該系統(tǒng)采用 PID控制算法。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示：圖2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)利用單片機(jī)可以方便地實現(xiàn)對 PID參數(shù)的選擇與設(shè)定，實現(xiàn)工業(yè)過程中PID控制。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測到的實際爐溫進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再送入計算機(jī)中，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差。對此偏差按 PID規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，得出對應(yīng)的控制量來控 制驅(qū)動電路，調(diào)節(jié)電爐的

12、加熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。利用單片機(jī)實現(xiàn)溫度智能 控制，能自動完成數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換、并進(jìn)行PID控制和鍵盤終端處理（各參數(shù)數(shù)值的修正)及顯示。在設(shè)計中應(yīng)該注意，采樣周期不能太短，否則會使調(diào)節(jié)過程過于頻 繁，這樣，不但執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能反應(yīng)，而且計算機(jī)的利用率也大為降低；采樣周期不能太 長，否則會使干擾無法及時消除，使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。(二)、數(shù)字PID算法1、模擬數(shù)字算法(3-1 )規(guī)律： u(t) =Kpe(t) +1 e(t)dt +Td 智TIdt對式(3-1 )取拉普拉斯變換，并整理后得到模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：(3-2)D(s) = U=K ph+ L+TdS E(s)I T|

13、S 丿式中：e(t)=r(t)-y(t)稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸入信號，其中 r(t)為給 定值，y(t)為被測變量值；Kp為比例系數(shù)；T|為積分時間常數(shù)；Td為微分時間常數(shù)；u(t) 為調(diào)節(jié)器的輸出控制電壓信號。由式(3-1 )、式(3-2 )可以看出，在PID調(diào)節(jié)中，比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從 而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，Kp的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分P、控制的作用是：只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤 差，因而，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，積分作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)超 調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制可以使減小超調(diào)量，克

14、服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn) 定性，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。將 I、D三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，可以使系統(tǒng)既快速敏捷，又平穩(wěn)準(zhǔn)確，只要三者強(qiáng)度配 合適當(dāng)，便可獲得滿意的調(diào)節(jié)效果。2、數(shù)字PID算法因為計算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差來計算控制量。因此 在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須對式(3-1 )進(jìn)行離散化處理。設(shè)采樣周期為 T,第k次采樣 得到的輸入偏差為e(k)，調(diào)節(jié)器的輸出為u(k)，作如下近似：俎L止ek)ek T)(用差分代替微分)dt tTJ e(t)dt俺送Te(i)(用求和代替積分)0i這樣，式(3-1 )便可改寫為位置式PID控制算

15、法：ku(k )=Kpe(k )+K|2： e(i )+Kd e(k) -k 1(2-3)i =0其中，u(k)為調(diào)節(jié)器第k次輸出值；e(k)、e(k-1)分別為第k次和第k-1次采樣 時刻的偏差值。由式可知：u(k)是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置一一對應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加 項，而且輸出的控制量不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏差有關(guān)，使得產(chǎn)生大 幅度變化，這樣會引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以在實際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是 控制量的絕對值，而是其增量時，可采用增量型PID算法。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動調(diào)節(jié)閥、多

16、圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時，一般均采 用增量型PID控制算法。在實際控制中，增量型算法要比位置算法應(yīng)用更加廣泛。利用位置型PID控制算法, 可得到增量型PID控制算法的遞推形式為：(2-4)iu(k) =Kpe(k) -e(k -1) + KIe(k) + Kol&k)-2e(k-1) + e(k-2) 與位置算法相比，增量型PID算法有如下優(yōu)點：(1) 位置型算式每次輸出與整個過程狀態(tài)字有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累 加值，容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項，從而可 消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時，計算誤差對控制量的影響較小，容易取得較好 的

17、控制效果。(2) 為實現(xiàn)手動一自動無憂切換，在切換瞬時，計算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥 門開度，若采用增量型算法，其輸出對應(yīng)與閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn) 項, 所以易于實現(xiàn)從手動到自動得的無憂動切換。(3)采用增量型算法時所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，所以即使計算機(jī)發(fā)生 故障，執(zhí)行器仍能保持在原位，不會對生產(chǎn)造成惡劣影響。最佳控制PID系統(tǒng)參數(shù)測定 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)S糾Kp (12b3(所示,K圖中Gh(s) =(1-rs)/sGp (s) =1/(Ts+1)圖2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3、PID參數(shù)整定方法(1) Ziegler-Nichols整定方法Ziegler-Nichols 數(shù)。Ziegler

18、-Nichols 應(yīng)曲線看起來是一條整定方法是根據(jù)給定對象的瞬間響應(yīng)特性來確定 PID控制器的參 法首先通過實驗，獲得控制對象單位階躍響應(yīng)，如果單位階躍響 S形的曲線，貝U可以用該方法，否則不能用。（2）臨界比例度法整定臨界比例度法適用于已知對象傳遞函數(shù)的場合。在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào)節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到等幅振蕩周期Tk。采用臨界比例度法時，系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩的條件是系統(tǒng)的階數(shù)是3階或3階以上。（3）衰減曲線法整定衰減曲線法根據(jù)衰減頻率特性整定控制器參數(shù)。 先把控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器置于純比例 作用下（Ti=,T=O），使系統(tǒng)投入運行，再把比例度從小到大逐漸改變調(diào)

19、節(jié)器的比例 度，得到4:1衰減過程曲線。4. 試湊法確定PID參數(shù)：在試湊時，對參數(shù)實行先比例，后積分，再微分的整定步驟。參數(shù)的影響趨勢：增大比例系數(shù) Kp 一般將加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，在有靜差的情況 下有利于減小靜差，但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變 壞。增大積分時間有利于減小靜差，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但積分作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)加 大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。增大微分時間可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性提 高，同時有利于加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度，減少調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，但 是系統(tǒng)對抗擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應(yīng)。具體步驟如下：（1）首先只整定比例部

20、分，即將比例系數(shù)由小變大，并觀察響應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直 到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計要求，則必須加入積分環(huán) 節(jié)。（3）若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但是動態(tài)過程反復(fù)調(diào)整仍不能滿足要求, 則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。5、設(shè)計軟件部分（1）根據(jù)確定的算法流程圖，分別編寫主程序和各模塊程序。編程時盡量利用已 有的子程序，以減少工作量。對于程序的編寫，需要說明以下幾點： 編程語言一般都米用匯編語言，匯編語言具有執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少的特點, 適合用于實時控制系統(tǒng)。 在程序設(shè)計過程中，完成預(yù)定的功能是最基本、最重要的任務(wù)，但同時還必須貫

21、徹可靠性設(shè)計的原則，例如采取必要的抗干擾措施一一數(shù)字濾波、軟件陷阱等。 控制算法是微機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計中的重要內(nèi)容，要根據(jù)被控制對象的特性，合 理選擇控制算法，以達(dá)到所要求的控制精度。 對于存儲器空間的使用應(yīng)統(tǒng)一安排。 對于各個程序模塊，要首先畫出程序算法流程圖，說明其功能，以便于編寫子程 序時明確各程序模塊的入口、出口參數(shù)和對 CPU內(nèi)部寄存器的占用情況。 對于程序中的指令應(yīng)有必要的注釋，以便于閱讀與使用。 主程序和各模塊程序的設(shè)計完成后，連接成為一個完整的程序。最后對于整個程 序作詳細(xì)的說明，內(nèi)容包括占用內(nèi)部資源情況、存儲器分配情況、標(biāo)志的定義以及程序 啟動方法等。(2)主程序和中斷服務(wù)子

22、程序的流程圖和程序編制圖2.4主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖主程序如下:TEMPI EQU 50H；當(dāng)前檢測溫度（高位）TEMP2 EQU TEMQ1+1ST1 EQU 52HST2 EQU 53H;當(dāng)前檢測溫度（低位）；預(yù)置溫度（高位）；預(yù)置溫度（低位）溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真T100 EQU 54H;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)（百位）T10 EQU T100+1;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)（十位）TEQU T100+2;溫度BCD碼顯示緩沖區(qū)（個位）BT1 EQU 57H;溫度二進(jìn)制碼顯示緩沖區(qū)（咼位）BT2 EQU BT1+1;溫度二進(jìn)制碼顯示緩沖區(qū)（低位）ADIN0 EQU 7FF8H;ADC

23、 0809通道IN0的端口地址F0 BIT P SW.5;報警允許標(biāo)志TEMPI DB 00H , 00H, 00H,00H, 00H , 00H , 00H, 00H, 00H50H58H單元初始化（清零）ORG 0000HAJMP MAIN;轉(zhuǎn)主程序ORG 00BHAJMP PT0;轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)子程序ORG 0030HMAIN MOV SP #59H;設(shè)堆棧標(biāo)志CLR F0;報警標(biāo)志清零MOV TMOD , #01H;定時器0初始化（方式1）MOV TL0 , #0B0H;定時器100ms定時常數(shù)MOV TH0 , #3CHMOV R7 , #150;置15s軟計數(shù)器初值SETB ET0

24、;允許定時器0中斷SETB EA;開中斷SETB TRO;啟動定時器0MAIN1 ACALL KIN;調(diào)鍵盤管理子程序ACALL DIS P;調(diào)用顯示子程序SJMP MAIN1定時器0中斷服務(wù)子程序PT0PT0 MOV TL0，#0BOHMOV TH0 ，#3CH;重置定時器0初值DJNZ R7 ，BACK;15s到否，不到返回MOV R7 ，#150;重置軟計數(shù)器初值12 / 19溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真ACALL TINMOV BT1 ，TEMP1;溫度檢測;當(dāng)前溫度送到顯示緩沖區(qū)22 / 19MOV BT0 ，TEMPOACALL DIS P;顯示當(dāng)前溫度ACALLCONTACALL A

25、LARM;溫度控制;溫度越限報警BACK RETI(3) 溫度軟件控制流程圖如圖3-3所示。圖中ek為誤差,ek1為上一次的誤差，ek2為誤差的累計和，uka = 0導(dǎo)通角最大，a = 5bH導(dǎo)通角為零。SCR和電路電阻絲串接在交流 220V市電是控制量，可控硅控制角a = 05bH,控制電路采用可控硅來實現(xiàn)，雙向可控硅回路中，單片機(jī)信號通過光電隔離器和驅(qū)動電路送到可控硅的控制端，由端口的高低電 平來控制可控硅的導(dǎo)通與斷開，從而控制電阻絲的通電加熱時間。初 始化控制 步數(shù)、采 樣點數(shù)Poi nt *初始化ek, ek1, ek2, uk,求q0, q1, q2初始化糸統(tǒng)，輸出希望值start畫

26、希望值曲線圖2.5溫度軟件控制流程圖Matlab仿真采用 simulink仿真，通過simulink模塊實現(xiàn)PID控制算示。設(shè)采樣時間Ts=10s,被控對象為:0s建立的仿真得到P、PI、圖2.6模型PID控制的仿真曲線如下：1.510.550100150200圖2.7 P控制T=30,K=1,L=10,此時 Kp=31.50.550100150200圖2.8 PI控制T=30,K=1,L=10,此時 Kpi=2.7 積分時間 Ti=33.3,1.510.550100150200圖2.9 PID控制T=30,K=1,L=10,此時Kpid=3.6,積分時間為33.3，微分時間為3、模糊溫度控制

27、器的 Matlab仿真為了驗證所設(shè)計的鍋爐溫度模糊控制器的性能，并在仿真過程中及時調(diào)整模糊控制 器的控制規(guī)則和各項參數(shù)，筆者利用Matlab軟件進(jìn)行仿真研究.本次設(shè)計利用FuzzyLogic Toolbox和Simulink圖形化工具平臺,對爐溫控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化模糊控制設(shè)計與仿的.在進(jìn)行爐溫控制系統(tǒng)的仿真之前，必須建立被控對象的數(shù)學(xué)模型.通常采用 階躍響應(yīng)法來獲得對象的特性.通過在電阻爐加熱裝置上反復(fù)多次實驗，測取階躍響應(yīng) 曲線,利用測得的數(shù)據(jù)可以建立鍋爐溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型 ，近似等效為帶純滯后的一階對象G ( S) =KeT s1 + Ts=415e- 15 s1 + 80 s在進(jìn)行模糊控制仿真時，首先利用Matlab的模糊邏輯工具箱建立爐溫模糊控制器，然后 在Simu2link環(huán)境下把模糊控制器加載進(jìn)相應(yīng)模塊，進(jìn)行仿真.模糊控制器的封裝以及 階躍響應(yīng)曲線分別如圖2,圖3所示.UFILZj4Mr/FjI-JI 紐JNFqJUjL由圖3可知,采用模糊控制不僅調(diào)節(jié)時間短，系統(tǒng)響應(yīng)加快，而且在超調(diào)量和抗干擾能力 方面均優(yōu)于P ID控制器,具有更好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度.四結(jié)語模糊溫度控制系統(tǒng)對無法取得數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)模型相當(dāng)粗糙的